CN105773978A - 旋转喷头装置、3d打印机及打印方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了旋转喷头装置、3D打印机及打印方法，包括：支撑轴、旋转轴和喷头；支撑轴安装在3D打印机机体的底部，旋转轴一端通过旋转节点与支撑轴相连，另一端安装有喷头；旋转节点内设有驱动器和传感器；传感器分别与3D打印机处理器、驱动器相连；驱动器与旋转节点相连。本发明突破了打印喷头的传统形态结构，解决了所需打印模型的侧凸部位需支撑的问题，节省了打印材料、提高了打印效率，保证了最终打印模型的完整性；为打印过程中喷头方向的切换带来了方便，提高了旋转喷头打印3D模型的灵活性。

Description

旋转喷头装置、3D打印机及打印方法

技术领域

本发明涉及3D打印领域，尤其涉及旋转喷头装置、3D打印机及打印方法。

背景技术

伴随着现代化科技进步的时代3D打印机的打印技术进入一个迅猛发展的时代，3D打印机的涉足领域很广包括工业制造领域、医疗卫生领域和现代科研模型领域等多个处于国际前沿的研究领域。传统的3D打印机是点式打印固定直挤式，模型在进行打印时需要利用切片软件对模型进行切片；但是切片后的图形的侧凸部位需要打印支架作侧凸部位的支撑(例如水杯的握手处)这样的打印方式会无意中延长打印时间，浪费打印的耗材，而且一些单喷头打印机用相同的打印材料做支架，成品打印完成很难与支架分开，甚至会对打印完成的成品造成损害。

发明内容

针对上述问题中存在的不足之处，本发明提供旋转喷头装置、3D打印机及打印方法。

为实现上述目的，本发明提供一种旋转喷头装置，包括：支撑轴、旋转轴和喷头；

所述支撑轴安装在3D打印机机体的底部，所述旋转轴一端通过旋转节点与所述支撑轴相连，另一端安装有喷头；

所述旋转节点内设有驱动器和传感器；

所述传感器分别与3D打印机处理器、驱动器相连，3D打印机处理器用于切片处理，确定需支撑打印区打印时喷头的旋转角度，并将所述旋转角度发送给传感器，传感器将所述旋转角度传送至驱动器；

所述驱动器与所述旋转节点相连，驱动器根据所述旋转角度驱动旋转节点带动喷头转动相应的角度。

作为本发明的进一步改进，所述喷头的初始状态为垂直向下，需支撑打印区打印时喷头的旋转角度为90°。

本发明还提供一种3D打印机，包括：上述旋转喷头装置、机体；

所述机体内设有处理器，所述处理器包括切片单元；

所述旋转喷头装置的支撑轴垂直安装在机体底部，传感器与切片单元相连，喷头下方与相对应喷头设有打印底座。

作为本发明的进一步改进，还包括扫描仪，所述扫描仪与所述处理器相连。

作为本发明的进一步改进，所述处理器还包括图片存储单元，所述图片存储单元与所述切片单元相连。

本发明还提供一种3D打印机的打印方法，包括：

步骤1、开启打印机，判断所需打印的图片是否在图片存储单元，若在图片存储单元，则将所需打印的图片调到切片单元；

步骤2、切片单元对图片进行水平切片处理；

步骤3、切片单元判断每层切片是否有需支撑打印区，若有需支撑打印区，切片单元判断需支撑打印区中靠近无需支撑打印区的节点A，并向传感器发送将喷头转动90°的角度信息；

步骤4、喷头在该切片无需支撑打印区进行垂直打印，在打印节点A时，喷头转动90°水平打印在无需支撑打印区上；

步骤5、从节点A向外的需支撑打印区的节点依次进行水平打印；

步骤6、从底层至上层切片依次打印，直至打印完成。

作为本发明的进一步改进，所述步骤1中，若所需打印的图片未在图片存储单元，则通过扫描仪对所需打印的物体进行扫描，并将扫描后的图片存储到图片存储单元。

作为本发明的进一步改进，所述步骤3中，若打印切片中没有需支撑打印区，则喷头直接对该切片进行垂直打印。

作为本发明的进一步改进，所述步骤4中，在打印节点A时，传感器接收步骤3切片单元发送的将喷头旋转90°的角度信息，并将所述角度信息传给驱动器；

所述驱动器控制旋转节点转动90°，旋转节点通过旋转轴带动喷头旋转90°，实现水平打印。

作为本发明的进一步改进，所述步骤4中，在打印节点A时，切片单元根据喷头转动的角度进行相应的切片处理：

喷头打印节点A时为水平打印，则切片单元在节点A处进行垂直切片处理。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明公开的旋转喷头装置、3D打印机及打印方法，通过在旋转节点内设置驱动器和传感器，根据3D打印机处理器判断需支撑打印区，将需支撑打印区进行标记并向旋转节点内的传感器发送角度信息，通过驱动器、旋转节点、旋转轴控制喷头转动相应的角度；上述结构可以保证喷头在打印过程中实现垂直打印和水平打印，达到打印过程中的无缝对接；本发明突破了打印喷头的传统形态结构，解决了所需打印模型的侧凸部位需支撑的问题，节省了打印材料、提高了打印效率，保证了最终打印模型的完整性；为打印过程中喷头方向的切换带来了方便，提高了旋转喷头打印3D模型的灵活性；

本发明创新性的设计了切片单元的切片方式，根据喷头的最终的旋转位置进行相应的水平切片和垂直切片，这种新的切片方式可以对需支撑的打印区进行随着喷头的旋转垂直于喷头的切片方式，这种设计会使整个打印模型在打印过程中不需要任何的支撑材料，提高了打印机的总体灵活性。

附图说明

图1为本发明一种实施例公开的旋转喷头装置初始状态的结构图；

图2为本发明一种实施例公开的旋转喷头装置水平打印的示意图；

图3为本发明一种实施例公开的3D打印机的结构图；

图4为本发明一种实施例公开的3D打印机打印方法的流程图；

图5为利用本发明的打印机可打印的部分物体结构图。

图中：1、支撑轴；2、旋转轴；3、旋转节点；4、喷头；5、驱动器；6、传感器；7、机体；8、处理器；8-1、切片单元；8-2、存储单元；9、打印底座；10、扫描仪。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：

实施例1：如图1-2所示，本发明提供一种旋转喷头装置，包括：支撑轴1、旋转轴2和喷头4；

支撑轴1安装在3D打印机机体的底部，旋转轴2一端通过旋转节点3与支撑轴1相连，另一端安装有喷头4；

旋转节点3内设有驱动器5和传感器6；

传感器6分别与3D打印机处理器、驱动器5相连，3D打印机处理器用于切片处理，确定需支撑打印区打印时喷头4的旋转角度，并将旋转角度发送给传感器6，传感器6将旋转角度传送至驱动器5；

驱动器5与旋转节点3相连，驱动器5根据旋转角度驱动旋转节点3转动相应的角度，旋转接点3通过旋转轴2带动喷头转动相应的角度。其中：喷头的初始状态为垂直向下，需支撑打印区打印时喷头的旋转角度为90°；即：喷头在正常情况下为垂直打印，如图1所示；在打印需支撑区的节点时需将喷头旋转90°进行水平打印，如图2所示。

实施例2：如图3所示，本发明提供一种3D打印机，包括：上述旋转喷头装置、机体7、打印底座9和扫描仪10；

机体7内设有处理器8，处理器8包括切片单元8-1和图片存储单元8-2，图片存储单元8-2与切片单元8-1相连；

旋转喷头装置的支撑轴1垂直安装在机体7底部，支撑轴可以在机体7底部平面上实现二维运动，同时支撑轴1在运动过程中保持与机体7底部相垂直；旋转喷头装置的传感器6与切片单元8-1相连，用于接收切片单元8-1在切片时计算得到的打印需支撑区的节点所需旋转的角度信息；旋转喷头装置的喷头4下方与相对应喷头4设有打印底座9；

扫描仪10与处理器8内的图片存储单元8-2相连，用于扫描未在图片存储单元8-2的物品，并将扫描后的图片存储到图片存储单元8-2中。

实施例3：如图4所示，本发明提供一种3D打印机的打印方法，其可以实现打印的物体形状如图5所示，但其打印的物体形状并不仅限于图5所示的几种物体结构；包括：

S1、开启打印机，用户判断所需打印的图片是否在图片存储单元，若在图片存储单元，则将所需打印的图片调到切片单元，进行大小缩放及切片；若所需打印的图片未在图片存储单元，则通过扫描仪对所需打印的物体进行扫描，并扫描后的图片进行相应的缩放处理存储到图片存储单元或者将所需打印的物体图片导入到图片存储单元。

S2、开始切片前先分析打印模型的姿态，按照打印模型的最优姿态进行放置(即：若打印半弧形的杯把，则倒置杯体，保证杯把与杯体的连接处位于下方，以便于在打印过程中先打印杯体与杯把的连接处，然后依次打印完成整个半弧形杯把)；启动切片单元，切片单元对选择好的图片进行水平切片处理。

S3、切片单元判断每层切片是否有需支撑打印区，若打印切片中没有需支撑打印区，则喷头直接对该切片进行垂直打印；若打印切片中有需支撑打印区，切片单元对需支撑打印区进行标注并判断需支撑打印区中靠近无需支撑打印区的节点A，当打印到需支撑打印区的节点A时切片单元向传感器发送将喷头转动90°的角度信息。

S4、喷头在该切片无需支撑打印区进行垂直打印；在打印节点A时，传感器接收S3切片单元发送的将喷头旋转90°的角度信息，并将角度信息传给驱动器；驱动器控制旋转节点转动90°，旋转节点通过旋转轴带动喷头旋转90°，将节点A水平打印在无需支撑打印区上；同时：在打印节点A时，切片单元根据喷头转动的角度进行相应的切片处理；即：喷头打印节点A时为水平打印，则切片单元在节点A处进行垂直切片处理。

S5、需支撑打印区的节点A打印完成后，从节点A向外的需支撑打印区的其他节点依次进行水平打印；

S6、按照上述方式从底层至上层切片依次打印，直至打印完成。

进一步，在打印过程中，如果需支撑打印区位于两个无需支撑打印区之间，则先垂直打印靠近需支撑打印区的无需支撑打印区，然后将需支撑打印区的节点依次水平打印在该无需支撑打印区上，最后打印剩余的无需支撑打印区(如打印水杯的弧形杯把)。

本发明公开的旋转喷头装置、3D打印机及打印方法，通过在旋转节点内设置驱动器和传感器，根据3D打印机处理器判断需支撑打印区，将需支撑打印区进行标记并向旋转节点内的传感器发送角度信息，通过驱动器、旋转节点、旋转轴控制喷头转动相应的角度；上述结构可以保证喷头在打印过程中实现垂直打印和水平打印，达到打印过程中的无缝对接；本发明突破了打印喷头的传统形态结构，解决了所需打印模型的侧凸部位需支撑的问题，节省了打印材料、提高了打印效率，保证了最终打印模型的完整性；为打印过程中喷头方向的切换带来了方便，提高了旋转喷头打印3D模型的灵活性；本发明创新性的设计了切片单元的切片方式，根据喷头的最终的旋转位置进行相应的水平切片和垂直切片，这种新的切片方式可以对需支撑的打印区进行随着喷头的旋转垂直于喷头的切片方式，这种设计会使整个打印模型在打印过程中不需要任何的支撑材料，提高了打印机的总体灵活性。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种旋转喷头装置，其特征在于，包括：支撑轴、旋转轴和喷头；

所述支撑轴安装在3D打印机机体的底部，所述旋转轴一端通过旋转节点与所述支撑轴相连，另一端安装有喷头；

所述旋转节点内设有驱动器和传感器；

所述传感器分别与3D打印机处理器、驱动器相连，3D打印机处理器用于切片处理，确定需支撑打印区打印时喷头的旋转角度，并将所述旋转角度发送给传感器，传感器将所述旋转角度传送至驱动器；

所述驱动器与所述旋转节点相连，驱动器根据所述旋转角度驱动旋转节点带动喷头转动相应的角度。

2.如权利要求1所述的旋转喷头装置，其特征在于，所述喷头的初始状态为垂直向下，需支撑打印区打印时喷头的旋转角度为90°。

3.一种3D打印机，其特征在于，包括：权利要求1-2中任一项所述的旋转喷头装置、机体；

所述机体内设有处理器，所述处理器包括切片单元；

所述旋转喷头装置的支撑轴垂直安装在机体底部，传感器与切片单元相连，喷头下方与相对应喷头设有打印底座。

4.如权利要求3所述的3D打印机，其特征在于，还包括扫描仪，所述扫描仪与所述处理器相连。

5.如权利要求3所述的3D打印机，其特征在于，所述处理器还包括图片存储单元，所述图片存储单元与所述切片单元相连。

6.一种如权利要求3-5中任一项所述3D打印机的打印方法，其特征在于，包括：

步骤1、开启打印机，判断所需打印的图片是否在图片存储单元，若在图片存储单元，则将所需打印的图片调到切片单元；

步骤2、切片单元对图片进行水平切片处理；

步骤3、切片单元判断每层切片是否有需支撑打印区，若有需支撑打印区，切片单元判断需支撑打印区中靠近无需支撑打印区的节点A，并向传感器发送将喷头转动90°的角度信息；

步骤4、喷头在该切片无需支撑打印区进行垂直打印，在打印节点A时，喷头转动90°水平打印在无需支撑打印区上；

步骤5、从节点A向外的需支撑打印区的节点依次进行水平打印；

步骤6、从底层至上层切片依次打印，直至打印完成。

7.如权利要求6所述的3D打印机的打印方法，其特征在于，所述步骤1中，若所需打印的图片未在图片存储单元，则通过扫描仪对所需打印的物体进行扫描，并将扫描后的图片存储到图片存储单元。

8.如权利要求6所述的3D打印机的打印方法，其特征在于，所述步骤3中，若打印切片中没有需支撑打印区，则喷头直接对该切片进行垂直打印。

9.如权利要求6所述的3D打印机的打印方法，其特征在于，所述步骤4中，在打印节点A时，传感器接收步骤3切片单元发送的将喷头旋转90°的角度信息，并将所述角度信息传给驱动器；

所述驱动器控制旋转节点转动90°，旋转节点通过旋转轴带动喷头旋转90°，实现水平打印。

10.如权利要求6所述的3D打印机的打印方法，其特征在于，所述步骤4中，在打印节点A时，切片单元根据喷头转动的角度进行相应的切片处理：

喷头打印节点A时为水平打印，则切片单元在节点A处进行垂直切片处理。